不同处理水浸种对西葫芦种子发芽的生理效应

孔繁荣，张 伟，陈达渝，罗亚兰，庄 琪，孙 斌，李灵芝，李海平

（1.山西农业大学园艺学院，山西 晋中 030801；2.山西省农业机械化服务中心，山西 太原 030031）

水对植物生命活动具有十分重要的意义。水是由1 个氧原子和2 个氢原子构成的，整个分子具有极性。水的这种特殊结构，给水分子团结构的改造带来了多种可能。

生物磁学是涉及多种学科的一门边缘性科学[1]，在农业生产上的应用日益广泛。施加磁场后，水的内部结构会发生变化[2-3]，水分子的接触角减少，表面张力降低，渗透压增加，水的物理化学性能也随之发生变化[4-5]。麦饭石内含有大量矿物质元素，通过吸附和溶出多种矿物质离子，对水质具有良好的调节作用[6]。氢气已被证明在促进植物正常生长和抗逆性方面起到了积极的作用[7-8]。

利用物理或者化学方法与水作用促进植物发芽，增强抗逆性，提高产量，逐渐成为研究热点。本试验研究了磁化水、矿物质水、富氢水对西葫芦种子发芽的生理效应，以期为农业合理高效利用不同功能性质的水提供理论参考。

1 试验材料与方法

试验材料为农园1 号西葫芦。磁化水为自来水经磁场强度为5 000 Gs 的磁化装置循环20 min 而得；矿物质水为12.5 kg 麦饭石颗粒浸泡于45 L 水中24 h 制得；富氢水为自来水经3 个串联装氢料滤芯（每个装富氢矿物质颗粒500 g）制得。

1.1 西葫芦浸种发芽试验

选择大小一致的西葫芦种子消毒洗净，将种子分别在自来水（CK）、磁化水（T1）、矿物质水（T2）、富氢水（T3）中浸泡12 h，放在有两层滤纸的培养皿中，放于25 ℃培养箱中发芽。每个处理30 粒种子，3 次重复。每天统计发芽数（以胚根长2 mm 作为萌芽标志）。发芽结束后，各处理取10 株分别测量胚根长、胚轴长以及相应指标。

1.2 种子萌发指标

种子萌发指标计算方式如下。

式中：n 为4 d 内西葫芦种子发芽数，N 为西葫芦种子总数。

式中：n 为7 d 西葫芦种子发芽数，N 为西葫芦种子总数。

式中：Gt 为西葫芦种子在第t 天的发芽数，Dt 为西葫芦种子相应的发芽天数。

式中：S 为西葫芦种子全株干重量，每个重复以10 株种子总干重计。

用直尺测量芽苗高度和根长，用电子天平测定10 株西葫芦胚芽鲜重，在105 ℃下杀青20 min，75 ℃下烘干后进行干重称量。

SOD、POD 和CAT 活性测定参考《植物生理学实验指导》[9]。

2 结果与分析

2.1 不同处理浸种对西葫芦种子发芽指标的影响

由表1 可知，磁化水、矿物质水、富氢水浸种后西葫芦的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均高于CK，促进西葫芦种子发芽效果不同，处理T1＞处理T3＞处理T2＞CK。处理T2、T3 效果优于CK，但差异不显著。其中，处理T1 效果最佳，发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数达到了95.55%、91.11%、35.02、4.17，比CK 显著升高了10.26%、13.89%、9.27%、61.63%。

表1 不同处理西葫芦种子发芽指标

2.2 不同处理浸种对西葫芦胚芽抗氧化酶活性的影响

如图1 所示，不同水处理浸种可以提高西葫芦种子胚芽SOD、POD、CAT活性。其中，处理T1 的SOD、POD、CAT 活性最高，比CK 显著提高，分别提高14.65%、21.71%、32.73%。处理T2 的SOD、CAT 活性高于CK但差异不显著，POD 活性与CK 差异不显著；处理T3的SOD、POD、CAT 活性高于CK，但差异不显著。

图1 不同处理西葫芦胚芽的抗氧化酶活性对比

2.3 不同处理浸种对西葫芦种子胚发育的影响

如图2 所示，不同处理浸种有利于西葫芦种子胚的发育。处理T1 的胚轴比CK 显著增粗9.71%，处理T2、T3 的胚轴也高于CK，但差异不明显；处理T1、T3的胚芽长度比CK 长23.08%、19.45%，差异显著，处理T2 的胚芽长度比CK 长12.09%，但差异不显著；处理T1、T2、T3的胚根长比CK显著增长，分别增长26.61%、8.62%、13.60%。

图2 不同处理西葫芦种子胚的发育情况对比

2.4 不同处理浸种对西葫芦种子胚芽干、鲜重的影响

如图3 所示，处理T1、T3 效果均显著优于CK，处理T1 效果最佳。处理T1、T3 的胚芽鲜重比CK 显著增加，分别增加了35.05%、16.49%；处理T1、T3 的胚芽干重为0.12g、0.10g，比CK显著增加，分别增加了47.28%、27.16%。处理T2 效果优于CK，但差异不显著。

图3 不同处理西葫芦种子胚芽干、鲜重对比

3 讨论

磁化水是通过外加磁场改变水理化性质的物理方法[10]。经磁化水灌溉的生菜、雪豌豆、黄瓜等作物，表现出植株生长促进优势[11-14]。本研究中，磁化水增加了西葫芦种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数，比对照分别提高了10.26%、13.89%、9.27%、61.63%。磁化水灌溉可以提高番茄叶片SOD、POD 和CAT 活性[15]。本研究中，磁化水处理的SOD、POD 和CAT 活性分别比对照提高了14.65%、21.71%、32.73%。

外源性氢气具有刺激种子萌发的作用[16]。本研究中，富氢水提高了西葫芦种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数，与富氢水促进当归种子发芽的研究结果一致[17]。富氢水浸种可提高黄瓜幼苗的SOD、POD 和CAT 活性[18]。本研究中，富氢水处理的西葫芦种子胚芽SOD、POD 和CAT 活性均高于CK。

有研究表明，麦饭石颗粒与水混合搅拌60 min后，测定离子溶出量最大的是Ca2+，然后依次为Zn2+、Mg2+、Mn2+[19]。本试验矿物质水处理的种子萌发率及发芽指数等指标优于对照，但差异不显著，可能与微量元素溶出数量和种类有关。

4 结论

由试验可知，磁化水、矿物质水、富氢水浸种可以促进西葫芦种子发芽，与对照相比，活力指数分别提高61.63%、21.70%、31.39%，可以促进SOD、POD、CAT 活性提高，促进种子胚芽发育，胚芽干重比对照分别增加47.28%、12.71%、27.16%。对西葫芦种子发芽的促进效应从高到低依次为磁化水＞富氢水＞矿物质水。